Nội dung chính Khoa học máy tính 12 Chân trời bài B4: Vai trò của các thiết bị mạng

CHỦ ĐỀ B: MẠNG MÁY TÍNH VÀ INTERNET

BÀI B4: VAI TRÒ CỦA CÁC THIẾT BỊ MẠNG

1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠNG MÁY TÍNH

- Thiết bị đầu cuối:

+ Khái niệm: Là các thiết bị như máy tính cá nhân, laptop, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy in và các thiết bị thông minh khác (Hình 1).

+ Chức năng: Thiết bị đầu cuối là nguồn tạo ra, truyền và nhận dữ liệu trong mạng.

- Máy chủ (Server):

+ Khái niệm: Là các máy tính lưu trữ dữ liệu, cung cấp dịch vụ, chia sẻ tài nguyên và quản lí mạng (Hình 2).

+ Chức năng: Đảm bảo sự tin cậy, hiệu suất và bảo mật của hệ thống mạng, đồng thời đáp ứng nhu cầu của các thiết bị và người dùng trong mạng.

- Bộ chuyển mạch (Switch):

+ Khái niệm: Là thiết bị mạng chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị kết nối trong mạng nội bộ (Local Area Network - LAN) (Hình 3).

+ Chức năng: Định tuyến gói dữ liệu đến đúng đích bằng cách xem địa chỉ MAC (Media Access Control Address) của thiết bị kết nối.

Địa chỉ MAC (hay còn gọi là địa chỉ vật lí) là một địa chỉ định danh duy nhất được gắn với mỗi thiết bị mạng nhằm mục đích nhận dạng phần cứng.

- Bộ định tuyến:

+ Khái niệm: Là thiết bị mạng chuyển tiếp dữ liệu giữa các mạng khác nhau (Hình 4).

+ Chức năng: Kết nối mạng nội bộ với mạng Internet và cho phép các thiết bị trong mạng nội bộ truy cập các tài nguyên từ xa.

- Modem: Là thiết bị kết nối và chuyển đổi tín hiệu dữ liệu giữa mạng máy tính với đường truyền dữ liệu Internet như cáp điện thoại, DSL (Digital Subscriber Line), cáp quang hoặc sóng vô tuyến,... (Hình 5).

- Access Point: Là thiết bị cho phép các thiết bị thông minh (laptop, điện thoại thông minh, máy tính bảng,....) sử dụng sóng vô tuyến (wifi) để kết nối với mạng có dây hoặc mạng Internet (Hình 6).

- Cáp mạng: Là phương tiện truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng có dây (Hình 7). Cáp Ethernet là dạng cáp mạng phổ biến nhất được sử dụng trong phạm vi kết nối dưới 100 m.

2. VAI TRÒ CỦA CÁC THIẾT BỊ MẠNG

- Các thiết bị mạng rất cần thiết trong việc xây dựng, quản lí và duy trì một hệ thống mạng máy tính. 

- Thông thường, các thiết bị mạng sẽ có 2 vai trò chính như sau:

+ Kết nối mạng: Các thiết bị mạng như Router, Switch, Access Point và Modem cho phép các thiết bị khác nhau kết nối với nhau trong hệ thống mạng và truyền tải dữ liệu qua lại giữa các thiết bị.

+ Nâng cao hiệu suất mạng: Các thiết bị mạng có khả năng quản lí và tối ưu hoá lưu lượng mạng, giúp cải thiện hiệu suất mạng.

- Vai trò của một số thiết bị mạng thông dụng:

+ Máy chủ (Server):

• Lưu trữ dữ liệu: cung cấp không gian lưu trữ lớn và đáng tin cậy.

• Chia sẻ tài nguyên: cho phép chia sẻ tài nguyên mạng như máy in, ổ cứng, máy quét và các thiết bị ngoại vi khác với nhau để tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên và tiết kiệm chi phí.

• Cung cấp dịch vụ: cung cấp các dịch vụ mạng như dịch vụ email, dịch vụ web, dịch vụ FTP, dịch vụ đám mây và nhiều dịch vụ khác. Đảm bảo rằng các thiết bị trong mạng có thể truy cập và sử dụng các dịch vụ này một cách hiệu quả và đáng tin cậy.

• Quản lí mạng: cung cấp các công cụ và giao diện để quản lí người dùng, quản lí tài nguyên, xác thực và phân quyền truy cập, giám sát và quản lí lưu lượng mạng.

• Bảo mật: cung cấp các cơ chế bảo mật như xác thực người dùng, mã hoá dữ liệu, kiểm soát truy cập và giám sát các hoạt động mạng để đảm bảo an toàn thông tin và bảo vệ khỏi các mối đe dọa và tấn công mạng.

+ Bộ chuyển mạch (Switch):

• Cho phép truyền dữ liệu trực tiếp giữa các thiết bị mà không gây tắc nghẽn, hạn chế xung đột dữ liệu và tăng hiệu suất mạng.

• Cung cấp băng thông riêng biệt cho mỗi cổng, giúp tối ưu hoá lưu lượng mạng, cải thiện tốc độ truyền dữ liệu và giảm độ trễ trong mạng. 

• Hỗ trợ việc tách mạng LAN thành các mạng con riêng biệt, nhờ đó tăng tính bảo mật và kiểm soát quyền truy cập.

+ Bộ định tuyến (Router):

• Kết nối mạng: kết nối và chuyển dữ liệu giữa các mạng khác nhau. Nó có khả năng xác định địa chỉ IP của gói tin để chuyển dữ liệu tới đúng mạng đích.

• Định tuyến (Routing): sử dụng các giao thức định tuyến để xác định đường đi tối ưu nhất cho gói tin qua mạng.

• Bảo mật mạng: áp dụng các chính sách bảo mật, các cơ chế kiểm soát truy cập để bảo vệ mạng khỏi các cuộc tấn công và truy cập trái phép.

• Kết nối Internet: cho phép các thiết bị trong mạng nội bộ truy cập Internet nhờ chức năng dịch địa chỉ IP (Network Address Translation - NAT).

+ Modem:

• Kết nối với Internet: là thiết bị cần thiết để kết nối mạng LAN với mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) như Internet. Nó chuyển đổi tín hiệu dữ liệu từ mạng LAN thành tín hiệu phù hợp cho việc truyền dữ liệu qua đường truyền ngoại vi như dây điện thoại, cáp DSL (Digital Subscriber Line) hoặc cáp quang.

• Chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu số: khi gửi dữ liệu, modem chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự để truyền qua đường truyền điện thoại. Khi nhận dữ liệu, nó chuyển đổi tín hiệu tương tự từ đường truyền điện thoại thành tín hiệu số để các thiết bị mạng có thể hiểu được.

• Bảo đảm kết nối và truyền thông: kiểm soát việc kết nối và ngắt kết nối với nhà cung cấp dịch vụ Internet, xác thực người dùng và đảm bảo dữ liệu được truyền tải một cách ổn định và đáng tin cậy.

- Access Point:

• Cung cấp kết nối mạng không dây: là thiết bị trung tâm trong mạng wifi, cho phép các thiết bị thông minh sử dụng kết nối không dây để truy cập vào các mạng có dây hoặc Internet. 

• Phân phối địa chỉ IP: có thể cung cấp địa chỉ IP cho các thiết bị kết nối đến nó giúp đơn giản hoá việc cấu hình mạng cho các thiết bị không dây. 

• Quản lí và bảo mật mạng: cho phép quản lí và cấu hình các thông số mạng như tên mạng (SSID), chế độ mã hoá, chất lượng dịch vụ (QoS) và quản lí người dùng. Nó cũng hỗ trợ các cơ chế bảo mật như WPA/WPA2 để đảm bảo tính an toàn trong mạng wifi.

• Hiệu suất và tối ưu hoá: giúp tối ưu hoá hiệu suất mạng wifi bằng cách quản lí và phân phối băng thông mạng, tối ưu hoá ứng dụng, độ trễ và kiểm soát lưu lượng mạng.

- Cáp mạng:

• Truyền dữ liệu: cung cấp một đường truyền vật lí sử dụng tín hiệu điện hoặc quang để truyền dữ liệu qua các thiết bị mạng như thiết bị đầu cuối, Access Point, Switch, Modem.

• Kết nối thiết bị: kết nối các thiết bị với nhau, tạo thành một hệ thống mạng hoạt động.

• Hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao: các tiêu chuẩn cáp mạng như Cat5e, Cat6 và Cat6a hỗ trợ tốc độ Gigabit Ethernet và 10 Gigabit Ethernet, đảm bảo việc truyền tải dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả. 

• Bảo đảm chất lượng tín hiệu: chống và giảm thiểu nhiễu tín hiệu, đảm bảo tín hiệu truyền qua cáp mạng không bị thất thoát, đạt hiệu suất cao và đáng tin cậy.